10kV线路单相接地故障分析

摘 要：10kV线路单相接地故障是电力系统经常发生的故障之一，危害电网安全运行及人民群众人身安全。文章分析了发生接地故障时，调度监控平台所看到的电压却和平时发生单相接地故障时的电压不一样的原因，以及可采取的具体措施。同时分析了三相电压不平衡的原因，阐述了单相接地故障的危害及查找接地的方法。

关键词：10kV线路；单相接地；故障分析

1 故障特征

12月18日，35kV某变电站10kV母线电压异常，A相6.97kV，B相5.61kV，C相4.97kV，且各出线负荷均无突变异常。已知投运时10kV母线电压A相6.0kV，B相5.8kV，C相5.8kV。

2 故障发生时电网运行方式

某变电站#1主变带10kVⅠ、Ⅱ段母线运行、#2主变热备用。

3 故障分析与处理

3.1 故障简单分析

调度值班人员发现电压异常，即安排检修、运维人员现场查看，发现零序过压信号，C相接地。测量实际电压，发现保护测量电压基本正常，计量电压C相为0，开口三角形电压约为40V。初步判断计量装置二次C相接地。投入Ⅱ段PT，二次不并，发现故障现象一样，判定二次接地可能性不大，一次接地可能性大。最终判断电压互感器保护测量线圈二次侧中性点没有接地。

3.2 故障时处理步骤

（1）#1主变带10kVⅠ、Ⅱ段母线运行、#2主变热备用。为了减少试拉线路次数，投入#2主变，#1主变带10kVⅠ段母线运行、#2主变带10kVⅡ段母线运行，拉开10kV母线分段开关，两段10kV母线PT均独立运行。（2）经测量发现：Ⅰ段母线计量电压恢复正常，Ⅱ段母线电压故障现象依然存在。由此判断出10kV母线一次接地，且故障位于10kV母线Ⅱ段部分。10kVⅡ段母线出线404梁吴线、405梁东线负荷均无明显异常。试拉404梁吴线后，10kV母线Ⅱ段电压恢复正常，判定10kV404梁吴线C相接地。

4 问题分析

（1）电压互感器二次侧中性点未接地，在10kV系统正常运行时的分析：系统正常时，Ua+Ub+Uc=0，二次中性点为零位。（2）电压互感器二次侧中性点未接地，在10kV系统单相接地时的分析：系统发生C相接地时，由于二次中性点未进行接地，二次绕组C端所测电位为Uab/2约为50V左右，Ua、Ub基本为正常电压，开口三角形电压为40V。

通过以上分析，就不难理解10kV系统无论是正常运行或单相接地时，调控监视平台看到的电压几乎不变的原因。当问题找到后，立即将互感器中性点二次在控制室内一点接地，则上述现象立即消失，电压显示正常。该变电站在以后发生10kV单相接地时，均能显示接地相电压为零，其余两相电压为线电压。电压互感器二次侧中性点接地非常重要，若不接地，当一次侧单相接地时，测量电压基本正常，调度人员很难发现接地故障。电压互感器应用时二次侧不允许短路，而且二次侧必须有一端接地，用于保护或测量时均应注意连接的极性。针对此案例公司开展变电站PT二次中性点一点接地专项检查，消除隐患。（保护厂家不一样，差别大，开展遥信表的专项检查，能补充信息全部补充）。

5 10kV母线三相电压不平衡原因分析

三相电压不平衡，但均在正常范围。可能的原因如下：（1）上级电压三相不平衡。（2）PT一、二次绕组局部匝间短路（改变正常电压变比）或PT二次导线烧断、碰线。（3）PT二次导线使用截面不当（压降大）。（4）线路发生断相或三相所带负荷分配不均衡。（负荷不均）；（5）消弧线圈档位不当（消弧线圈容量需要理论计算、电容容量计算，当前典型设计禁止自动投切，系统复杂）；（6）PT接线错误；（7）谐振过电压造成显示电压不平衡甚至接地现象。（某变电站，消弧线圈烧毁故障，PT中性点接地形式改变，直接接地后，会造成线路跳闸，如果不接消弧线圈，线路接地降低运行设备绝缘）；（8）PT一次保险阻值差别大，改变了原有系统的三相对称，造成中性点的偏移。（某变电站问题持续产生20伏左右电压，测量熔管电阻差别大，改变了原有系统平衡，造成实际电压有变化）；（9）表计问题。

6 10kV单相接地故障的危害

6.1 危及变电设备

10kV配电线路发生单相接地故障后，变电站10kV母线上的电压互感器监测到零序电流，在开口三角形上产生零序电压，电压互感器铁芯饱和，励磁电流增加如果长时间运行，将烧毁电压互感器。在实际运行中，近几年来，已发生变电站变压互感器烧毁情况，造成设备损坏、大面积停电事故。单相接地故障发生后，也可产生几倍于正常电压的谐振过电压，危及变电站设备绝缘，严重者使变电站设备绝缘击穿，造成更大事故。

6.2 引起线路跳闸

单相接地故障发生后，可能发生间歇性弧光接地，产生几倍于正常电压的过电压，将进一步使线路上的绝缘子击穿，造成严重的短路事故，同时可能烧毁部分配电变压器，使线路上的避雷器、熔断器绝缘击穿、烧毁，也可能发生电气火灾。

6.3 系统失去稳定

如某变电站的10kV系统发生间歇性接地，接地点的电弧间歇性地熄灭与重燃，引起电网运行状态的瞬息变化，导致电磁能的强烈振荡，会使该变电站10kV系统失去稳定，严重时将导致10kV系统停运。

6.4 降低供电可靠性

单相接地毕竟是一种故障，一旦发生后要及时查找处理，将造成用户停电，降低了供电可靠性。

6.5 危及人畜生命安全及引发火灾

单相接地故障多发生在雷雨季节即夏秋季，此段时间多雨、多雷、大风、气候潮湿，由于10kV农网线路主要向农村片区供电，而此时正是农民栽种和收割期间，人、畜经常走过的线路下，发生单相接地时可能造成人、畜触电伤害甚至死亡。另外，发生电弧接地时如果周围有易燃物，可能会引发火灾。

7 10kV线路查找接地线路的方法

（1）投入备用变压器，10kV母线分段运行；（2）第一时间通知涉及到接地母线所带线路的运维单位；（3）调度进行负荷分析，初步判断接地线路，试拉找接地；（YY-0，DY-11）；（4）配置接地选线系统（某变电站配置了接地选线系统，选线成功率非常高）。

8 结束语

通过实际案例分析了变电站单相接地电压不变的原因，说明了电压互感器二次侧中性点控制室内一点接地的重要性；分析了大小系统开口三角形剩余绕组电压为什么是100V和100/3V；10kV母线电压不平衡的原因；10kV线路单相接地故障的危害；查找接地线路的方法。

参考文献

[1]电力工程电气设计手册电气一次部分[M].中国电力出版社，1989.

[2]电力工程电气设计手册电气二次部分[M].中国电力出版社，1991.

[3]电力系统故障分析（第二版）[M].中国电力出版社，1998.

作者简介：李宁，女，国网山东省电力公司高唐县供电公司，职称：工程师。